Полімерна композиція

Реферат: Полімерна композиція містить ароматичний поліамід і дискретний металевий наповнювач. При цьому як наповнювач вона містить мікродріт діаметром 10-40 мкм та довжиною 1 мм. UA 116925 U (54) ПОЛІМЕРНА КОМПОЗИЦІЯ UA 116925 U UA 116925 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до полімерних термопластичних композицій на основі поліамідів і дискретних металевих наповнювачів, які використовуються для виготовлення деталей конструкційного призначення машин і механізмів. Відомі полімерні композиції на основі аліфатичних і ароматичних поліамідів, які містять мінеральні наповнювачі: оксиди кремнію, алюмінію, дисульфід молібдену [див. Сакасита Такэси, Симода Томоаки; Мицуи сэкию когаку коге к.к. "Полиамидные композиции" Заявка Японії 62256830 МКИ С08G 69-26], мінерал серицид формули К2О 3Аl2О [див. Нагаи Йоситеру, Охора Масаки, Юнитика к.к. "Полиамидные композиции" Заявка Японии 61-123661 МКИ С08L 77/00, С08K 3/34], карбонат, оксиди титану та кремнію [див. Mineral couple: plus qu`une charge, un renfort. Stigter L.A. "Plast. mod. elast.", 1987. - 39, № 1. - С. 17-20, франц.], мінерал волостоніт, який містить оксиди кальцію і кремнію [див. "І. Mater. Sci", 1986. - 21, № 12. - С. 4193-4198], оксинітрид кремнію - ітрій Si3N4-Y2О3 [Див. Буря О.І., Арламова Н.Т., Перський І.М. "Полімерна композиція" Патент № 28945 С08L 77/00]. Недоліками усіх відомих композицій є низькі зносостійкість і фізико-механічні властивості. Найбільш близькою до полімерної композиції, що заявляється, є полімерна композиція на основі ароматичного поліаміду фенілон [див. А.И. Буря, О.Г. Приходько. Модифицирование фенилона // Композиционные полимерные материалы. - 1981.- Вып. 9. - С. 25-28 - найближчий аналог], що містить металеві наповнювачі (карбонільний нікель, алюміній чи титан). Металеві наповнювачі підвищують на 10-30 % показники міцнісних характеристик (твердості, ударної міцності, межі текучості при стисненні) та збільшують в 2,5-4 рази зносостійкість композиції. Ступінь наповнення поліаміду металами складає 15 мас. %. До недоліків цієї композиції відноситься збільшення коефіцієнта тертя (на 50-70 %) поліамідної матриці при введенні до неї металевих наповнювачів, що призводить до зношування контртіла. В основу корисної моделі поставлено задачу підвищення трибологічних характеристик при збереженні високого рівня фізико-механічних властивостей полімерної композиції. Поставлена задача вирішується тим, що полімерна композиція на основі ароматичного поліаміду фенілон марки С-1 (ТУ 6-05-221-101-71), згідно з корисною моделлю, містить як наповнювач мікродріт діаметром 10-40 мкм та довжиною 1 мм, при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: мікродріт 5-20; фенілон С-1 80-95. Литий мікродріт отримують за методом Улітовського-Тейлора зі сплавів "перехідний металметалоїд" в пірексовій ізоляції, яка легко видаляється плавиковою кислотою. Оскільки мікродріт формується в твердому аморфному стані, то він характеризується високою міцністю (до 40004500 МПа), підвищеною корозійною стійкістю, зносостійкістю і аномально високою гнучкістю. Все це робить мікродріт перспективною складовою як наповнювач в композиційних матеріалах при використанні їх як деталей конструкційного призначення машин і механізмів. Приклад 1. Композицію на основі фенілону С-1 (95 мас. %), наповнену мікродротом (5 мас. %), діаметром 40 мкм, отримували шляхом змішування полімеру з мікродротом у вихровому змішувачі в обертовому електромагнітному полі (0,13 Тл). Готову суміш таблетували при кімнатній температурі та тиску 40 МПа. Таблетовані зразки завантажували в нагріту пресформу (523 K), нагрівали до 593-598 K і витримували при цій температурі 10 хвилин без тиску та 5 хвилин під тиском 40 МПа. Для фіксації форми виріб охолоджували при постійному тиску до температури 523 K, після чого виштовхували із прес-форми. Трибологічні характеристики зразків визначали на дисковій машині тертя (контртіло - сталь 45, термооброблена до твердості 48-50 HRC). Умови тертя: PV=0,6 МПа•м/с, шлях тертя S=1000 м. До завантажування проводили однакову обробку і попереднє припрацювання зразків. Знос зразків визначали на аналітичних терезах ВЛР-200 з точністю до 0,0002 г. Ударну в'язкість визначали за ГОСТ 464780, твердість - за ГОСТ 9012-59. Приклад 2. Композицію з фенілону С-1 (90 мас. %) та мікродроту (10 мас. %) діаметром 30 мкм готували, переробляли у вироби і випробували за ГОСТами і методикою, які наведені у прикладі 1. Приклад 3. Композицію з фенілону С-1 (85 мас. %) та мікродроту (15 мас. %) діаметром 20 мкм готували, переробляли у вироби і випробували за ГОСТами і методикою, які наведені у прикладі 1. Приклад 4. Композицію з фенілону С-1 (80 мас. %) та мікродроту (20 мас. %) діаметром 10 мкм готували, переробляли у вироби і випробували за ГОСТами і методикою, які наведені у прикладі 1. 1 UA 116925 U 5 Приклад 5 (найближчий аналог). Композицію з фенілону (85 мас. %) і карбонільного нікелю (15 мас. %) готували, переробляли у вироби і випробували за ГОСТами і методикою, які наведені у прикладі 1. Властивості полімерних композицій корисної моделі, що заявляється, і відомої композиції наведені у табл. Таблиця Показники Знос, мкм/км Коефіцієнт тертя 2 Ударна в'язкість, кДж/м Твердість, МПа 10 15 20 1 7,03 0,42 36,2 442 Склад полімерної композиції № прикладу 2 3 4 6,49 6,32 6,53 0,39 0,37 0,36 38,9 42,9 40,1 529 608 622 5 7,48 0,6 35 451 Аналіз результатів випробувань композицій за способом, що заявляється, на основі фенілону С-1, наповнених мікродротом, та відомої композиції на основі фенілону і карбонільного нікелю, показує, що запропонована композиція перевершує відому за зносостійкістю на 14-18, ударною в'язкістю на 11-22 та твердістю на 17-38 % при зменшенні коефіцієнту тертя на 45-65 %. На думку авторів, позитивний ефект забезпечується високим адгезійним зв'язком між компонентами. Завдяки високим показникам фізико-механічних властивостей і зносостійкості композиція може бути використана для виготовлення деталей рухомих з'єднань машин і механізмів, які працюють в умовах обмеженого змащування і використовуються у різних сферах промисловості, таких як: металургійна, машинобудівна, хімічна та інші. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Полімерна композиція, що містить ароматичний поліамід і дискретний металевий наповнювач, яка відрізняється тим, що як наповнювач вона містить мікродріт діаметром 10-40 мкм та довжиною 1 мм, при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: мікродріт 5-20 фенілон С-1 80-95. 25 Комп’ютерна верстка О. Гергіль Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2